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【STM32电机培训】——1、实验电机参数测量及极数对解疑

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七哥 发布时间:2018-9-5 01:31
本帖最后由 toofree 于 2018-9-5 01:34 编辑

   下载并安装X-CUBE-MCSDK_v5.0.3或X-CUBE-MCSDK_5.2.0.exe后,安装成功后会有两个应用程序“MotorControl Workbench 5.0.3”和“Motor Profiler 5.0.3”。电机参数测量需要使用“Motor Profiler 5.0.3”。
  当然两个版本都安装了,对比着用。
傲游截图20180905003028.jpg


  本实验需要的其它软件“STM32 ST-LINK Utility”,自然是必须早已安装了。
傲游截图20180905003546.jpg



  实验使用的为P-NUCLEO-IHM002套件,包含了NUCLEO-F302R8、X-NUCLEO-IHM07M1、BR204-1700KV-1、12V电源适配器。
傲游截图20180905003353.jpg

  连接电机、电源适配器、通过USB线将Nucleo板载集成ST-Link/V2连接实验用计算机,给12V电源适配器通电,整个系统上电。
微信图片_20180905005153.jpg

  打开“Motor Profiler”软件,“选择板卡”
傲游截图20180904005755.jpg

  双击选择对应板卡套件,则本页面自动关闭
傲游截图20180904005811.jpg

  在主页面可以看到板卡预览图,右面设置好参数,计算机通过连接板卡。
  (至于这里的极对数为什么是7这个疑问,我也一直不明白,直到今晚终于找到资料,在后面解释。)
傲游截图20180904005843.jpg

  第一次用“Motor Profiler”软件连接,板上没有电机参数测量固件,需要自动更新固件
傲游截图20180904005914.jpg

  固件成功更新
傲游截图20180904005921.jpg

  点“Start”,开始电机参数测量实验
傲游截图20180904005943.jpg

  在第一次尝试测量参数,没有成功,接着会自动再次尝试
傲游截图20180904005059.jpg

  第二次尝试测量成功
傲游截图20180904005225.jpg

  测试几次,发现测量结果参数Rs、Ls、Imax、Ke每次都不一样,会有细微变化
傲游截图20180904010023.jpg

  这是后来再次测量的结果,对比前一图,有变化
傲游截图20180904233801.jpg

  “Save”保存测量工程(不知道叫什么,姑且就叫测量工程吧)。
傲游截图20180904010045.jpg

  “Play”演示电机转速控制调节,“Start”开始演示
傲游截图20180904010055.jpg

  拖动三角滑块,调节不同转速,及转动方向
傲游截图20180904010110.jpg

  调节转速
傲游截图20180904010123.jpg

  调节方向
傲游截图20180904010142.jpg

  测试最小转速。电机可调节的正反最低转速都在750左右,太低则电机会停止运行。
傲游截图20180904010325.jpg

  测量结束,关闭软件。要关闭软件时例行公事的弹出,提示会丢失没有保存的数据,不予理会或保存一次都可以。
傲游截图20180904010336.jpg


  关于极对数为什么是7,这个百撕不得其姐,也不得其妹。终于今晚在“知乎”上查到根据,原理讲的很不错。

原贴链接附上:http://www.zhihu.com/question/53893449

1.定转子极对数问题

  实际运行中,定子通电产生的磁极数和转子的磁极数可以不相等。航模电机工作时时其实有点类似于永磁式步进电机,两者也是不相等的。至于为什么设计成槽数和永磁体的磁极数不成倍数关系,是为了减小齿槽转矩,减小转矩脉动。齿槽转矩也就是我们用手拨动电机转子的时候,那种一顿一顿的感觉。以12N14P的XXD2212电机为例,采用两两导通的通电方式运行,其六种通电状态如下图所示:


AB.jpg

AC.jpg

BA.jpg

BC.jpg

CA.jpg

CB.jpg


  可以看到,每一种通电状态,转子的永磁能够找到与定子磁场对齐的位置。且能够产生持续的同方向的转矩。即使转子磁极数和定子磁极数不等,电机也可以稳定运行。

2.BLDC转速问题

  我们用的航模电机都是带有ESC的,这两个组合在一起的话,就组成了一个自控式变频系统。你所说的电压越高,电机转速越高,你是站在两者组合的角度来讲的。一般的ESC(非FOC电调),一般采用检测反电动的过零点来进行电机换向,电压越高,电机的转速就会越高,那么ESC的换向频率也会随之提高,也就是同步转速也随着提高。

  同步转速=频率/极对数 ,这个公式对无刷直流电机(BLDC) 适用吗?

  整个过程中,同步转速=频率/极对数 这一个式子是始终成立的,电压越高,ESC的换向频率也会越高。

  频率指的就是方波换向的频率吗?

  同步频率跟方波换向频率差一个系数关系,跟驱动方式有关。普通的两两导通驱动方式,一个周期存在AB-AC-BC-BA-CA-CB六种导通状态,所以 同步频率 = 方波换向频率/6

  极对数是指定子的还是转子的呢?

  同步转速=频率/极对数
,这里的极对数按照永磁体极对数算。

  对照我们的“奔牛”无刷电机BR204-1700KV-1,为了数的清楚一点,卸掉螺丝。
微信图片_20180905005200.jpg

  可以看到,里面的定子线圈一共有12个磁极,共6对;而外面的转子永磁体有14个磁极,共7对。那么极数对自然也就是7喽。


  定子磁极切换的频率,除以7个极数对,就是转子转动的速度,RPM为每分钟转数。
  其实这也不难理解。因为定子线圈变化了6次磁极,为一圈,相应转子也需要跟随6次,可是转子的磁极为7,那么就自然就少了一次。也就是说,定子磁极转一圈,转子真实只能转七分之六圈。
  
  本着拿来主义、实用主义的态度,用就是了,有时候有精力再慢慢研究无刷电机。
  看似小小的电机,里面大有文章,通过本实验及网上资料,只是了解了一点皮毛。




1 收藏 4 评论4 发布时间:2018-9-5 01:31

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4个回答
子曰好人 回答时间:2018-9-5 09:23:41
文章很长,介绍了很多基础知识,码字辛苦了,点个赞
zero99 回答时间:2018-9-5 14:44:41
深夜更新,支持下
dbwu8280 回答时间:2018-9-11 14:29:43
学习了,必须赞!
李康1202 回答时间:2020-1-1 11:27:35
新年快乐

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